【正文】 《 數據庫 原理與應用 》 講 授 : 陳秀瓊 電 話 : 8602686 Email: 第一章 數據庫系統(tǒng)概述 第二章 關系數據庫 第三章 數據庫標準語言 第四章使用 ADO訪問 數據庫 第五章 TSQL編程 第六章數據庫設計 第七章 規(guī)范化理論 第八章 數據庫保護 第九章 數據庫的新進展 數據庫設計概述 需求分析 （數據流程圖） 概念結構設計 （ ER圖） 邏輯結構設計 （ DBMS所支持的數據模型） 數據庫的物理設計 數據庫實施 數據庫運行與維護 數據庫設計舉例 小結 本章內容 數據庫設計概述 數據庫和信息系統(tǒng) 數據庫設計的特點 數據庫設計方法簡述 數據庫設計的基本步驟 數據庫設計概述（續(xù)） ? 什么是數據庫設計 – 數據庫設計是指對于一個給定的應用環(huán)境，構造最優(yōu)的數據庫模式，建立數據庫及其應用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數據，滿足各種用戶的應用需求（信息要求和處理要求） – 在數據庫領域內，常常把使用數據庫的各類系統(tǒng)統(tǒng)稱為數據庫應用系統(tǒng)。 數據庫和信息系統(tǒng) ? 數據庫是信息系統(tǒng)的核心和基礎 – 把信息系統(tǒng)中大量的數據按一定的模型組織起來 – 提供存儲、維護、檢索數據的功能 – 使信息系統(tǒng)可以方便、及時、準確地從數據庫中獲得所需的信息 ? 數據庫是信息系統(tǒng)的各個部分能否緊密地結合在一起以及如何結合的關鍵所在 ? 數據庫設計是信息系統(tǒng)開發(fā)和建設的重要組成部分 例如：數學與計算機科學系信息管理系統(tǒng) 如：學生管理子系統(tǒng)設計文擋。完成了現實世界 — 信息世界 — 機器世界的轉換。 數據庫設計人員應該具備的技術和知識 ? 數據庫的基本知識和數據庫設計技術 ? 計算機科學的基礎知識和程序設計的方法和技巧 ? 軟件工程的原理和方法 ? 應用領域的知識 數據庫設計概述 數據庫和信息系統(tǒng) 數據庫設計的特點 數據庫設計方法簡述 數據庫設計的基本步驟 數據庫設計的特點 ? 數據庫建設是硬件、軟件和干件的結合 – 三分技術，七分管理，十二分基礎數據 – 技術與管理的界面稱之為“干件” ? 數據庫設計應該與應用系統(tǒng)設計相結合 – 結構（數據）設計：設計數據庫框架或數據庫結構 – 行為（處理）設計：設計應用程序、事務處理等 數據庫設計的特點（續(xù)） ? 結構和行為分離的設計 –傳統(tǒng)的軟件工程忽視對應用中數據語義的分析和抽象，只要有可能就盡量推遲數據結構設計的決策 –早期的數據庫設計致力于數據模型和建模方法研究，忽視了對行為的設計 數據庫設計的特點（續(xù)） 現實世界 概念模型設計 子模式設計 物理數據庫設計 邏輯數據庫設計 建立數據庫 數據分析 功能分析 功能模型 功能說明 事務設計 程序說明 應用程序設計 程序編碼調試 設計特點 ? 在設計過程中把數據庫的設計和對數據庫中數據處理的設計緊密結合起來 ? 將這兩個方面的需求分析、抽象、設計、實現在各個階段同時進行，相互參照，相互補充，以完善兩方面的設計 ? 設計過程各個階段的設計描述： IPO表 …… 輸入： 輸出： 處理： Creat…… Load…… Main( ) …… if…… then …… end 分區(qū) 1 分區(qū) 2 …… 概念結構設計 邏輯結構設計 物理設計 設計階 段 設 計 描 述 數 據 處 理 需求分 析 數據字典 、 全系統(tǒng)中數據項 、 數據流 、 數據存儲的描述 數據流圖和判定表 （ 判定樹 ） 、 數據字典中處理過程的描述 概念模型 （ ER圖 ） 數據字典 系統(tǒng)說明書包括： ① 新系統(tǒng)要求 、 方案和概圖 ② 反映新系統(tǒng)信息 流的數據流圖 某種數據模型 關系 非關系 系統(tǒng)結構圖 （ 模塊結構 ） 存儲安排 方法選擇 存取路徑建立 模塊設計 IPO表 實施階段 編寫模式 裝入數據 數據庫試運行 程序編碼 、 編譯聯結 、 測試 運行 、維護 性能監(jiān)測 、 轉儲 /恢復 數據庫重組和重構 新舊系統(tǒng)轉換 、 運行 、 維護 （ 修正性 、適應性 、 改善性維護 ） 數據庫設計概述 數據庫和信息系統(tǒng) 數據庫設計的特點 數據庫設計方法簡述 數據庫設計的基本步驟 數據庫設計方法簡述 ? 手工試湊法 –設計質量與設計人員的經驗和水平有直接關系 –缺乏科學理論和工程方法的支持，工程的質量難以保證 –數據庫運行一段時間后常常又不同程度地發(fā)現各種問題，增加了維護代價 數據庫設計方法簡述（續(xù)） ? 規(guī)范設計法 –手工設計方法 –基本思想 ?過程迭代和逐步求精 數據庫設計方法簡述（續(xù)） ? 規(guī)范設計法 (續(xù) ) – 典型方法 ?新奧爾良（ New Orleans）方法 – 將數據庫設計分為四個階段 ? –將數據庫設計分為五個步驟 ? –把數據庫設計當成一步接一步的過程 數據庫設計方法簡述（續(xù)） ? 計算機輔助設計 –ORACLE Designer 2022 –SYBASE PowerDesigner 數據庫設計概述 數據庫和信息系統(tǒng) 數據庫設計的特點 數據庫設計方法簡述 數據庫設計的基本步驟 數據庫設計的基本步驟 一、數據庫設計的準備工作 選定參加設計的人員 1. 數據庫分析設計人員 –數據庫設計的核心人員 –自始至終參與數據庫設計 –其水平決定了數據庫系統(tǒng)的質量 數據庫設計的基本步驟 2. 用戶 –在數據庫設計中也是舉足輕重的 –主要參加需求分析和數據庫的運行維護 –用戶積極參與帶來的好處 ?加速數據庫設計 ?提高數據庫設計的質量 數據庫設計的基本步驟（續(xù)） 3. 程序員 –在系統(tǒng)實施階段參與進來，負責編制程序 4. 操作員 –在系統(tǒng)實施階段參與進來，準備軟硬件環(huán)境 數據庫設計的基本步驟（續(xù)） 二、數據庫設計的過程 (六個階段 ) ⒈需求分析階段 – 準確了解與分析用戶需求（包括數據與處理） – 是整個設計過程的基礎，是最困難、最耗費時間的一步 數據庫設計的基本步驟（續(xù)） ⒉概念結構設計階段 –是整個數據庫設計的關鍵 –通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體 DBMS的概念模型 數據庫設計的基本步驟（續(xù)） ⒊ 邏輯結構設計階段 –將概念結構轉換為某個 DBMS所支持的數據模型 –對其進行優(yōu)化 數據庫設計的基本步驟（續(xù)） ⒋ 數據庫物理設計階段 –為邏輯數據模型選取一個最適合應用環(huán)境的物理結構（包括存儲結構和存取方法） 數據庫設計的基本步驟（續(xù)） ⒌ 數據庫實施階段 – 運用 DBMS提供的數據語言、工具及宿主語言，根據邏輯設計和物理設計的結果 ?建立數據庫 ?編制與調試應用程序 ?組織數據入庫 ?并進行試運行 數據庫設計的基本步驟（續(xù)） ⒍ 數據庫運行和維護階段 –數據庫應用系統(tǒng)經過試運行后即可投入正式運行。 –在數據庫系統(tǒng)運行過程中必須不斷地對其進行評價、調整與修改。 數據庫設計的基本步驟（續(xù)） 設計一個完善的數據庫應用系統(tǒng)往往是上述六個階段的不斷反復。 第六章 數據庫設計 數據庫設計概述 需求分析 概念結構設計 邏輯結構設計 數據庫的物理設計 數據庫實施 數據庫運行與維護 小結 ? 需求分析就是分析用戶的需要與要求 – 需求分析是設計數據庫的起點 – 需求分析的結果是否準確地反映了用戶的實際要求，將直接影響到后面各個階段的設計，并影響到設計結果是否合理和實用 需求分析 現實世界 DBMS世界 信息世界 需 求 分 析 （ 流程圖和數據字典 ） 機器世界 需求分析 需求分析的任務 需求分析的方法 需求分析的任務 一、需求分析的任務 二、需求分析的重點 三、需求分析的難點 一、需求分析的任務 ? 通過詳細調查現實世界要處理的對象（組織、部門、企業(yè)等），充分 了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)或計算機系統(tǒng)） 工作概況，明確用戶的各種需求 ? 在此基礎上 確定新系統(tǒng)的功能 。新系統(tǒng)必須充分考慮今后可能的擴充和改變，不能僅僅按當前應用需求來設計數據庫 二、需求分析的重點 ? 需求分析的重點是調查、收集與分析用戶在數據管理中的 信息要求、處理要求、安全性與完整性要求 。 ? 信息要求 –用戶需要從數據庫中獲得信息的內容與性質 –由用戶的信息要求可以導出數據要求，即在數據庫中需要存儲哪些數據 需求分析的重點（續(xù)） ? 處理要求 –對處理功能的要求 –對處理的響應時間的要求 –對處理方式的要求 (批處理 / 聯機處理 ) ? 新系統(tǒng)的功能必須能夠滿足用戶的信息要求、處理要求、安全性與完整性要求。 三、需求分析的難點 ? 確定用戶最終需求的難點 – 用戶 缺少計算機知識，開始時無法確定計算機究竟能為自己做什么，不能做什么，因此無法一下子準確地表達自己的需求，他們所提出的需求往往不斷地變化。 – 設計人員 缺少用戶的專業(yè)知識，不易理解用戶的真正需求，甚至誤解用戶的需求。 – 新 的硬件、軟件 技術的出現 也會使用戶需求發(fā)生變化。 需求分析的難點 (續(xù) ) ? 解決方法 –設計人員必須采用有效的方法，與用戶不斷 深入 地進行 交流 ，才能逐步得以確定用戶的實際需求 需求分析 需求分析的任務 需求分析的方法 數據流圖和數據字典 需求分析的方法 ? 調查清楚用戶的實際需求并進行初步分析 ? 與用戶達成共識 ? 進一步分析與表達這些需求 一、 調查與初步分析用戶需求 ⑴ 調查組織機構情況 – 組織部門的組成情況 – 各部門的職責等 調查與初步分析用戶需求（續(xù)） ⑵ 調查各部門的業(yè)務活動情況。調查重點之一。 – 各個部門輸入和使用什么數據 – 如何加工處理這些數據 – 輸出什么信息 – 輸出到什么部門 – 輸出結果的格式是什么 調查與初步分析用戶需求（續(xù)） ⑶ 在熟悉業(yè)務活動的基礎上，協(xié)助用戶明確對新系統(tǒng)的各種要求。調查重點之二。 – 信息要求 – 處理要求 – 完全性與完整性要求 調查與初步分析用戶需求（續(xù)） ⑷ 對前面調查的結果進行初步分析 –確定新系統(tǒng)的邊界 ?確定哪些功能由計算機完成或將來準備讓計算機完成 ?確定哪些活動由人工完成 由計算機完成的功能就是新系統(tǒng)應該實現的功能。 二、常用調查方法 ? 做需求調查時，往往需要同時采用多種方法 – 無論使用何種調查方法，都必須有用戶的積極參與和配合 – 設計人員應該和用戶取得共同的語言，幫助不熟悉計算機的用戶建立數據庫環(huán)境下的共同概念，并對設計工作的最后結果共同承擔責任 常用調查方法（續(xù)） ? 常用調查方法 ⑴跟班作業(yè) – 通過親身參加業(yè)務工作了解業(yè)務活動的情況 – 能比較準確地理解用戶的需求，但比較耗時 ⑵開調查會 – 通過與用戶座談來了解業(yè)務活動情況及用戶需求 ⑶請專人介紹 常用調查方法（續(xù)） ⑷ 詢問 – 對某些調查中的問題，可以找專人詢問 ⑸設計調查表請用戶填寫 – 如果調查表設計合理，則很有效，且易于為用戶接受